Varianty přípojek VDSL2

Autor: J. Vodrážka <vodrazka(at)feld.cvut.cz>, Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL, Téma: VDSL/VDSL2, Vydáno dne: 25. 05. 2006

Přípojky VDSL druhé generace (VDSL2) se během letošního roku začínají objevovat v nabídkách výrobců i poskytovatelů. Standard je totiž již od února tohoto roku v základních rysech na světě.


Second generation VDSL lines versions
Abstract
Second generation VDSL lines (VDSL2) during this year start to be shown in offers from producers and providers. Standard appeared at the beginning of this year in basic implementation in the world.


Některé základní vlastnosti a odhadované přenosové rychlosti přípojek VDSL2 jsme již uvedli v článku Druhá generace VDSL2. Doporučení ITU-T G.993.2, nyní ve stavu před publikováním (pre-published), obsahuje na 252 stranách definici kmitočtových pásem, profilů, metody přenosu (modulace DMT), struktur rámců, způsob služební komunikace apod. Dosud nejsou normalizovány rozbočovače, metody testování modemů a další přílohy k doporučení. Lze předpokládat, že specificky evropské podmínky ošetří dokumenty ETSI, podobně jako je tomu u ADSL.

Profily a plány

Základní profily (tab. 1) se odvíjejí od horního kmitočtu pásma (kol. 8 MHz, 12; 17 nebo 30 MHz) a celkového maximálního výkonu (odlišeno písmeny a až d).

Plán

Parametr

Profily

8a

8b

8c

8d

12a

12b

17a

30a

 

Max. Lm DS [dBm]

+17.5

+20.5

+11.5

+14.5

 

Max. Lm US [dBm]

+14.5

 

subknál [kHz]

4.3125

8.625

 

US0

ano

ne

 

Max. rychlost [Mbit/s]

50

68

100

200

Annex A Annex B (998)

Max. subkanál DS

Max. f [MHz]

1971

(8.5)

-

-

Max. subkanál US

Max. f [MHz]

1205

(5.2)

2782

(12)

-

-

Annex B (997)

Max. subkanál DS

Max. f [MHz]

1634

(7.05)

-

-

Max. subkanál US

Max. f [MHz]

2047

(8.832)

1182

(5.1)

2047

(8.832)

2782

(12)

-

-

Annex C

Max. subkanál DS

Max. f [MHz]

1971

(8.5)

4095

(17.66)

2098

(18.1)

Max. subkanál US

Max. f [MHz]

1205

(5.2)

2782

(12)

3478

(30)

Tab 1. Kmitočtové plány a profily VDSL2

Profily konkrétně definují přílohy (Annex) k doporučení ITU-T G.993.2, přičemž přebírají základní kmitočtové schéma označované již u VDSL první generace 997 (vhodnější pro symetrické aplikace) a 998:

Pro Evropu a Severní Ameriku jsou zatím definovány kmitočtové plány do 12 MHz, kdežto pro Japonsko až do 30 MHz. Základní varianty přípojek uvádí obr. 1. Počet použitých pásem ve směru k účastníkovi (DS1 až DS3) a směrem od účastníka (US0 až US3) se odvíjí na jedné straně od požadovaných přenosových rychlostí v obou směrech přenosu, na druhé straně od délky a útlumu vedení.

pasmaVDSL2

Obr. 1 Vybrané varianty VDSL2 v kmitočtovém spektru

pasmoUS0_VDSL2

Obr. 2 Dolní část kmitočtového spektra VDSL2

Nejnižší vzestupné pásmo

Jemněji lze varianty přípojek dělit ještě podle použití nespodnějšího pásma pro směr od účastníka k poskytovateli - US0 (obr. 2). Buď se toto pásmo nepoužije, nebo se využije podobně jako u ADSL2 v souvislosti s případným provozem analogové telefonní (POTS) či ISDN přípojky. Pro Evropu se zavádí celá řada masek PSD, které jsou v první řadě odlišené podle plánu 997 či 998. Plány označené M1 jsou pro vyšší úroveň EMC s nižšími hodnotami masek PSD, profily M2 mají vyšší hodnoty masek PSD pro dosažení vyšší propustnosti. Dále v symbolickém označení plánu (druhý sloupec tab. 2 a tab. 3) figuruje v návaznosti na přílohy doporučení ITU-T G.992.3/5:

Variant US0 s označením M je několik podle čísla nejvyššího využitého subkanálu (označení EU-32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64). Obdobně se označují i varianty pro plně digitální režim (ADM), který se ovšem zavádí jen pro Annex A (Severní Amerika) - ADLU-32 až 64. Zde se využívá spektrum US0 prakticky již od 4 kHz.

označ.

plán

typ

fmax [kHz]

B7-1

997-M1c-A-7

POTS

7050

 

B7-2

997-M1x-M-8

 

POTS Ext.

8832

 

B7-3

997-M1x-M

12000

 

B7-4

997-M2x-M-8

8832

 

B7-5

997-M2x-A

POTS

12000

 

B7-6

997-M2x-M

POTS Ext.

 

Tab. 2 Typy masek PSD pro Evropu (Annex B) – kmitočtový plán 997

označ.

plán

typ

fmax [kHz]

B8-1

998-M1x-A

POTS

 

 

 

12000

 

 

B8-2

998-M1x-B

ISDN

 

B8-3

998-M1x-NUS0

bez US0

 

B8-4

998-M2x-A

POTS

 

B8-5

998-M2x-M

POTS Ext.

 

B8-6

998-M2x-B

ISDN

 

B8-7

998-M2x-NUS0

bez US0

 

Tab. 3 Typy masek PSD pro Evropu (Annex B) – kmitočtový plán 998

Vedle uvedených profilů jsou možné jejich modifikace podle uvážení provozovatele přípojek. Mohou si definovat masky PSD pomocí bodů uložených do databáze síťových prvků VDSL (MIB – Management Information Base) na základě udaných zlomových frekvencí a hodnot PSD (MIB PSD mask). To nabízí téměř neomezené možnosti pro správu spektra v kabelech.

Simulace propustnosti

V prostředí Matlab byly vypočítány přenosové rychlosti pro místní kabel čtyřkové konstrukce s průměrem jádra 0,4 mm. Obr. 3 uvádí výsledky pro jedinou přípojku v kabelu bez rušení přeslechy pro oba směry přenosu, variantu VDSL over ISDN (plán 998) a profily 8b (maximalizovaný výkon) a 12a. Obr. 4 pak pro stejné typy přípojek, ovšem pro rušení přeslechy od přípojek stejného typy, kterými je obsazeno 30% profilu kabelu.

rychlostiVDSL2_1

Obr. 3 Odhad přenosové rychlosti pro jedinou přípojku v kabelu

rychlostiVDSL2_30

Obr. 4 Odhad přenosové rychlosti pro 30% obsazení kabelu

Z výsledků je vidět, že profil 12a je vhodnější pro krátké přípojky a vyšší rychlosti ve vzestupném směru (širší pásmo US2). Rychlosti ve směru sestupném jsou stejné, nicméně v souběhu s ADSL/2+ by vyšla vyšší hodnota pro profil 8b (vyšší vysílací výkon), ale také vyšší rušení ADSL přípojek od VDSL2.

Ze simulací vyplývá možnost poskytovat nesymetrický přenos 20/5 Mbit/s do vzdálenosti cca 0,6 km nebo 16/4 Mbit/s na vzdálenost cca 1 km. V praxi lze předpokládat obsazení nižší než 30% VDSL2 v kabelu, resp. kombinaci s přípojkami ADSL, ADSL2+. Nutno podotknout, že simulace vycházejí z nejhoršího případu přeslechů v kabelu při souběhu v celé délce. V praxi budou systémy náhodně rozprostřeny v profilu kabelu a budou v souběhu na menší vzdálenost z důvodu větvení kabelového stromu, což povede k vyšším rychlostem. Na druhou stranu se projeví odrazy na rozvaděčích či další případné nehomogenity.

Perspektivy VDSL2 v ČR

Úkolem Českého Telecomu bude vybrat základní kmitočtové schéma a zásady správy spektra pro provoz VDSL přípojek druhé generace v České republice. Pro použití v síti Českého Telecomu je z důvodu kompatibility s existujícími přípojkami FDD ADSL over ISDN možný plán B8-2 a B8-6 podporující koexistenci s ISDN.

Zároveň je však možné na přípojkách, kde není provozována základní přípojka ISDN použít profil B8-5 označený POTS Ext. s rozšířeným pásmem US0 (konkrétně variantu do 64. subkanálu EU-64), protože ten splňuje podmínku začátku pásma DS1 na kmitočtu 276 kHz, takže nedojde k překryvu mezi US přípojky ADSL over ISDN a DS1 přípojky VDSL2. Zároveň přenosová rychlost dosahovaná v pásmu US0 bude vyšší úměrně větší šířce pásma. V případě konvenční varianty VDSL2 over POTS by docházelo k znehodnocení přenosu ve vzestupném pásmu ADSL over ISDN (138 až 276 kHz) přeslechem na blízkém konci.

Skutečnost, že pouze plán 998 podporuje variantu VDSL2 over ISDN (pokud nebudou profily v budoucnu rozšířeny), jednoznačně definuje výchozí dělení pásem, nedává provozovateli možnost výběru a umožňuje použít pouze dělení pásem vhodnější pro asymetrické varianty přípojek (vyšší rychlost směrem k účastníkovi). Nicméně i plán 997, vhodnější pro symetrické aplikace, by byl spektrálně kompatibilní s existujícími přípojkami FDD ADSL over ISDN, a to opět ve variantě POTS Ext. (B7-2; 3; 4; 6). Znamenalo by to více volnosti v celkové šířce pásma (horním kmitočtu pásma – 8,832 nebo 12 MHz), na druhou stranu by nebylo možné provozovat VDSL2 na přípojkách ISDN, což by ovšem nemuselo vzhledem k ústupu technologie ISDN znamenat vážnější problém.

Příspěvek vznikl v rámci projektu č. 1ET300750402 za podpory Grantové Agentury Akademie věd České republiky.

Literatura

[1] Doporučení ITU-T G.993.2. Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2).